Разработка и исследование системы стабилизации судна на траектории с наблюдателем дрейфа

• Автор: Фернандес, Гарсия Серхио
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 229 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ШАМ I. ОСОБЕННОСТИ МАТЕЖТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПРИ МАЛЫХ СКОРОСТЯХ ХОДА И ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ СРВД

1.1. Исходные положения.

1.2. Общая форма уравнений динамики судна с учетом влияния течения.

1.3. Аэрогидродинамические силы и моменты на

корпусе судна

1.4. Гидродинамические силы и моменты, создаваемые средствами управления.

1.5. Нелинейная модель судна с учетом специфики управляющих и возмущающих воздействий и оценка эффективности управляющих органов

1.6. Линейная математическая модель движения судна

1.6.1. Общие подходы и методы линеаризации уравнений движения

1.6.2. Формирование линейной модели на основе методов идентификации.
1.6.3. Результаты формирования линейной модели и оценка ее адекватности
1.7. Выводы по главе I .
ШАБА 2. ПОСТРОЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОРАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВЖЕНИЕМ
2.1. Архитектура пакета прикладных программ.
Стр.
2.2. Базовые алгоритмы проектировании корабельных систем управления движением .
2.3. Автоматизированная система исследовательского проектирования корабельных систем управления движением.
2.3.1. Режимы работы системы
2.3.2. Применяемые методы синтеза и анализа
2.3.3. Технология работы с системой.
2.3.4. Программы модулей системы автоматизированного проектирования.
2.4. Выводы по главе 2.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ И АНАЛИЗ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ПУТЕВОГО УГЛА С ВОССТАНОВЛЕНИЕМ ДРЕЙФА
3.1. Постановка задачи.
3.1.1. Модель неизменяемой части системы
3.1.2. Требования к системе, критерии.
3.2. Синтез регулятора полной структуры и его исследование
3.2.1. Общие положения
3.2.2. Синтез многосвязного регулятора
3.2.3. Синтез односвязного регулятора и влияние весовых коэффициентов матриц критерия на качество функционирования систем управления.
3.2.4. Сравнительная оценка эффективности отдельных средств управления
3.2.5. Влияние изменения параметров модели объекта
на качество работы регулятора.
3.3.3. Структура наблюдателя полного порядка.
Стр.
3.4. Вывода по главе
ЗАМКЯЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ I. Технические характеристики и расчет коэффициентов нелинейной математической модели судна типа Пулковский Меридиан,оборудованное рулем и двумя двгоштельнорулевыми колонками постоянного упора, установленными в носу
и в корме судна
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа и результаты линеаризации модели
судна типа Пулковский Меридиан.
ПРИПЖИЕ 3. Руководство для использования автоматизированной системы исследовательского проектирования и ее программы
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты синтеза и анализа регулятора и наблюдателя полной структуры и их исследование.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Акты о внедрении результатов диссертационной работы.
ЛИТЕРАТУРА


Задача синтеза оптимального закона управления и наблкь дателя угла дрейфа, обеспечивавших заданные дисперсии фазовых координат при случайных внешних воздействиях и заданные математические ожидания при постоянных возмущающих воздействиях, состоит из ряда циклов расчетов, в каждом из которых происходит корректировка исходных данных, определявших свойства регулятора и наблюдателя, и накапливается опыт проектирования системы, что потребовало проведения большого объема вычислительной работы с применением ЭВМ для задач различной размерности. Поэтому второй частью работы стало построение автоматизированной системы исследовательского проектирования корабельных систем управления движением, позволяющей значительно увеличить эффективность проектирования на ЭВМ ряда ЕС за счет простоты работы с системой, необходимости подготовки только исходных данных, возможности за одно задание выполнять ряд функций системы, хранение на магнитных носителях исходных данных и промежуточных результатов исследований. Третья, заключительная глава диссертации направлена на решение задач синтеза системы стабилизации путевого угла с наблюдателем угла дрейфа и ее анализа с помощью автоматизированной системы проектирования в условиях различных скоростей движения судна и среды, изменяющих матрицу объекта управления. Приведенные в диссертации исследования позволили обоснованно выбрать структуру системы управления с учетом специфики условий эксплуатации объекта и воздействий окружащей среды и создать наблюдатель угла дрейфа судна относительно дна по имеющим высокую точность результатам измерений курса и положения средств управления. ШВА I. Исследованию особенностей математической модели движения судна и посвящена настоящая глава. В этой главе детально рассматривается неустановившееся движение судна в горизонтальной плоскости с. Основное внимание уделяется задачам построения нелинейной математической модели морских подвижных объектов МПО и формирования адекватной линейной математической модели движения судна в условиях малой скорости хода, работы ком
шюкса управления и влияния внешних возмущений в виде ветра, течения и вслнеиия. Рассматривается численное решение конкретного примера. Изложена линеаризация нелинейных моделей с помощью регрессионных процедур с применением метода наименьших квадратов. Задача построения математической модели МПО достаточно сложна, ибо структура математической модели, методы синтеза систем управления движением и структура этих систем тесно связаны между собой, поэтому сложность исходной математической модели прямо или косвенно может приводить к усложнению алгоритмов управления. Всякое разумное упрощение исходной математической модели является весьма полезным, но эти упрощения модели должны в достаточной мере соответствовать реальным физическим процессам. Основной целью данной главы является построение упрощенной математической модели водоизмещаыцих судов с управляющими органами типа кормового руля, выдвижных движительнорулевых колонок и подруливающих устройств. Эта, наиболее полная, модель МПО позволит анализировать как различные установившиеся режимы движения, так и переходные процессы в реальном объекте. Существуют различные математические модели, которые имеют вполне определенное назначение, и степень сложности уравнений может быть различной в зависимости от цели исследования или ха
рактера решаемых задач. Они представляют собой совокупность дифференциальных уравнений, описывающих изменение кинематических параметров движения МПО и в общем случае могут быть весьма сложными за счет сложности процессов аэрогидродинамического взаимодействия, различных форм объекта и т. Характеристика управляемого объекта является базой для построения полной нелинейной математической модели. Структура уравнений зависит от выбора систем координат, в которых эти уравнения записываются. При решении задач управления движением МПО используются следующие прямоугольные правые системы координат рис. Земная система прямоугольных неподвижных координат 0 у,. Система подвижных осей координат, связана с объектом и
Рис. Системы координат, используемые в задаче управления. Рис. Проекции вектора скорости поступательного движения7на связанные оси.